水稻遗传多样性控制稻瘟病的原理与技术云南省植物病理重点实验室

图1 水稻遗传多样性种植

单一品种大面积种植增加了作物对病害的定向选择压力，加速了寄生适合度强的病原菌增殖，导致病害暴发流行。20世纪60年代，科学家从育种角度提出选育广谱抗性品种、多基因聚合品种、多系品种等途径增加农田生物多样性。然而，抗性品种选育时间长，病原菌小种进化速度快，容易造成抗性丧失。云南省植物病理重点实验室朱有勇教授团队经过30余年研究，设置了600余组0.35万公顷田间试验，最终发现水稻遗传多样性种植可以有效控制稻瘟病，相关研究结果以封面文章在国际权威刊物《自然》上发表，“水稻遗传多样性控制稻瘟病的原理与技术”获2005年度国家技术发明奖二等奖。

该成果揭示了水稻遗传多样性控制稻瘟病的主要防控效应和机制。通过大规模田间试验发现，品种抗性遗传差异、农艺性状差异和品种的空间布局与控病效应之间具有显著相关性。携带不同抗病基因的作物品种间作能有效控制病害，且抗病基因遗传距离越大，防控效果越明显；高秆和矮秆的水稻品种间作在田间能形成立体的冠层空间结构，利于通风透光，降低植株冠层的相对湿度和叶面的结露面积，减轻病害危害；不同水稻品种间作的行比规格对稻瘟病防控效果也具有显著差异。

在防控机制研究方面，遗传多样性促进了病原菌群体的稳定化选择，限制了专化性病原菌的传播和扩散，诱发非寄主抗性。研究发现携带不同抗病基因的品种多样性种植能够有效提高田间抗病基因多样性，抑制优势小种的形成，促进病原菌群体的稳定化选择；在田间多样性种植中，不同品种能够限制具有不同寄主专化性的病原菌的传播和扩散。如果农田生态系统中病原菌群体的生理小种和遗传结构丰富多样，当非亲和性或弱致病性的病原菌生理小种与寄主接触时，能够诱发寄主的系统抗性，迅速有效抵御后续亲和性小种的侵染，从而控制病害的流行和危害。

水稻遗传多样性控制稻瘟病技术简单易行，在我国和东南亚地区得到大面积推广，稻瘟病防治效果达到67%～92%，减少防治病害农药使用量56%～62.5%，为保证粮食安全生产和病害防治的生态调控提供了重要技术支持。

图2 国家技术发明奖二等奖